一种主动式多级热管理装置及方法与流程

本发明涉及电子设备散热技术领域。

背景技术：

高功放的TR组件（接收发射组件）多为阵列化应用，在一个常规阵面下通常包含几十乃至上百个TR组件及相应的散热通道。在工程界，如何将冷却资源合理分配给每个TR组件，使TR组件实现均匀的温度分布是一个迫切需要解决的问题。

阵列化产品在工程应用中常采取功能区域化，即不同的区域实现不同的功能，而不同的功能必然导致各区域间温度分布的不同。因此，如何将有限的冷却资源按温度的具体差异进行实时、精细动态分配是一个难题。

传统的阵列散热技术主要采用被动分流方式，即并不考虑各元器件的发热情况统一进行散热，其散热效果的稳定度和均匀度较难达到工程要求。同时，实际加工装配精度及负载波动等扰动对散热均匀性也有较大影响。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种流量可控的多通道散热阵列，每个通道嵌入一个电控阀主动控制冷却资源的流量，实现冷却资源在待散热元器件处按需分配，以达到良好的均温性，提高冷却资源的利用率，提高阵列的电性能。

本发明提供的一种主动式多级热管理装置，包括：

被动分流单元，用于将冷却资源分成多个支路并送入多个主动分流单元中，以及用于回收多个主动分流单元输出的冷却资源；

主动分流单元，用于根据控制信号调节冷却资源对其对应的热源元件进行冷却；

流量控制单元，用于根据各个主动分流单元对应的热源元件的温度分别向各个主动分流单元发出所述控制信号。

进一步，主动分流单元包括散热通道、电控阀、冷却资源入口以及冷却资源出口；

冷却资源入口与散热通道的一端连通，冷却资源出口与散热微通道的另一端连通；

电控阀设置于冷却资源入口处；电控阀接收所述控制信号，并根据控制信号开启或关闭。

进一步，主动分流单元上布设有待冷却的热源元件。

进一步，所述散热通道上镀有导热层，热源元件粘贴于导热层上。

进一步，毗邻所述热源元件处设置有热敏电阻，所述热敏电阻与流量控制单元具有信号连接。

进一步，所述控制信号为PWM信号，所述流量控制单元用于通过调整控制信号的占空比进而控制冷却资源进入散热通道的流量。

本发明还提供了一种主动式多级热管理方法，包括：

将冷却资源分成多个支路；

在各个支路中，根据该支路对应的热源元件的温度调节进入到该支路的冷却资源对所述热源元件进行冷却；

收集各个支路使用之后的冷却资源。

进一步，通过调整各个支路中电控阀控制信号的占空比进而控制冷却资源进入各支路的流量；所述控制信号为PWM信号。

进一步，通过毗邻于热源元件的热敏电阻采集该热源元件的温度。

由于采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：

1.本发明装置可根据待冷却热源元件的数量，增加主动分流单元，阵列可扩展性及通用性较强；

2.冷却资源按需分配，提高了系统的资源利用率；

3.针对热源元件的发热情况分别控制各主动分流单元的冷却资源流量，克服了被动散热设计均温性恶化的问题。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本发明的结构原理图。

图2为本发明中单个主动分流单元的结构原理图。

图3为本发明中单个主动分流单元具体实施例的主视图。

图4为本发明中单个主动分流单元具体实施例的后视图。

图5为本发明一个具体实施例的结构图。

图6为本发明一个应用实施例的示意图。

图7为应用实施例中16个热源元件功耗相同时本发明的散热效果图。

图8为应用实施例中某组热源元件功耗减半时本发明的散热效果图。

图中标记：1为冷却资源入口；2为冷却资源出口；3为电控阀；4为被动分流单元；5为主动分流单元；6为冷却资源总入口；7为冷却资源总出口；8为密封圈；9为热源元件；10为散热通道。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1所示，本发明装置包括被动分流单元、主动分流单元以及流量控制单元。

其中被动分流单元具有冷却资源总入口6，冷却资源（为任意冷却液）从总入口6进入后被分为多个支路，每个支路对应一个主动分流单元5，支路中的冷却资源从主动分流单元的冷却资源入口1进入，经过主动分流单元中的散热管道10后从冷却资源出口2输出，被动分流单元4回收各主动分流单元输出的冷却资源，将冷却资源从总出口7输出。冷却资源在装置外部进行冷却后可再次进入被动分流单元的总入口，进行循环利用。

流量控制单元根据各个主动分流单元负责冷却的热源元件的温度，控制流经进入主动分流单元的冷却资源流量。从而实现了冷却资源的按需分配，同时确保了系统的均温性，提高冷却资源的利用率，提升阵列的电性能。

如图2所示，每个主动分流单元包括散热通道10、电控阀3、冷却资源入口1以及冷却资源出口2。

冷却资源入口1与散热通道10的一端连通，冷却资源出口2与散热微通道10的另一端连通；电控阀3设置于冷却资源入口处。冷却液入口和出口都采用密封圈8结构使其与被动分流单元良好的密封。

经过分支后的冷却资源从主动分流单元的冷却资源入口进入，当电控阀开启时，冷却资源通过电控阀流经散热通道，最后从冷却资源出口流出；当电控阀关闭时，该支路的冷却资源不流经散热通道。

控制各个主动分流单元电控阀的开启频率，可以对流经各个主动分流单元的冷却资源的量进行控制，进而控制各个主动分流单元的散热能力。

本实施例采用的电控阀只有全开与全闭两种状态，流量控制单元向电控阀输出的信号为占空比可调的PWM信号，通过调整控制信号的占空比进而调整电控阀在单位时间内开启的时间长度，即用离散的控制方法实现连续控制的效果，最后达到控制流量的效果。因此本实施例使用简单、低成本的电控阀即可实现流量控制。

待冷却的热源元件布设在散热管道上，在一个具体实施例中，散热管道上镀有热的良导体——金，热源元件粘贴在金层上。

参见图3、图4，单个主动分流单元散热通道上粘接有4个热源元件9；每个热源元件旁边焊接有一贴片热敏电阻，贴片热敏电阻焊接在热源元件的边缘，不能影响热源元件电气参数。热敏电阻与流量控制单元连接，将反映热源元件温度的信号传输给流量控制单元。

在一个具体实施例中，可将多个主动分流单元排列为阵列形式，参见图5，图中每一个小方格就是一个主动分流单元5。

下面以四个主动分流单元对16个TR组件进行散热为例，说明本发明的效果。本发明装置与TR组件的结合关系参见图6。

工况一：所有TR组件功耗相同

16个RT组件经本发明装置散热后的温度测试结果如图7所示：由测试结果可以知道，16个TR组件功耗一样，环境温度为25℃，通过该装置散热后，16个TR组件中，最低温度62.5℃，最高温度68.1℃，平均温度为65.4℃，最高温度与最低温度偏离平均温度±5℃，具有良好的均匀性。

工况二：TR组件功耗不同

将其中4个TR组件的功耗减半，参见图8：由测试结果可以知道，由于4个TR组件的功耗降低50%， 16个TR组件的最低温度56.4℃，最高温度64.4℃，平均温度为60.2℃，最高温度与最低温度偏离平均温度±5℃以内，具有良好的温度均匀性。

通过两种典型工况下的测试结果可知，无论发射功率分布均匀与否，该主动热管理系统可以保证阵列系统具有良好的均温性，且最高温度保持在工程可接受的程度。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。